Reststoffbasierte Geopolymer Baustoffe in der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft

Neues CD-Labor an der TU Graz gegründet

Anfang März wurde an der TU Graz das CD-Labor Reststoffbasierte Geopolymer Baustoffe in der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft der Christan Doppler Forschungsgesellschaft gegründet. Das CD-Labor will interdisziplinär Expertise aus Abfall-, Material-, Umwelt-, Geo- und Bauingenieurwissenschaften zusammenbringen und so neuartige reststoff- und geopolymerbasierte Baustoffe erarbeiten. Deren nachhaltige Herstellung und hohe (bio-)chemische Resistenz wird zu stabileren Infrastruktureinrichtungen und damit geringeren Renovierungskosten beitragen und gleichzeitig wichtige Schritte in Richtung CO2-neutrale Baustoffentwicklung gehen.

Laborleiter Dr. Cyrill Grengg mit reststoffbasierten Geopolymer-Probekörpern
Quelle: Lunghammer/TU Graz

Portlandzement stellt im modernen Baugewerbe das mit Abstand meistverwendete Bindemittel dar, doch seine Anfälligkeit gegen Korrosion begünstigt Beschädigungen durch Wind, Wetter und andere Umwelteinflüsse (etwa die Einwirkung (bio-)chemisch aggressiver Anteile des Abwassers auf Abwassertransportsysteme und Kläranlagen), was zu Sicherheitsproblemen und hohen Ausgaben für die Instandhaltung von Bauwerken führen kann: Weltweit werden durch Korrosion verursachte Kosten auf 2,5 Bio. US-Dollar (oder ca. 3,4 % des globalen Bruttoinlandsprodukts) geschätzt, große Anteile davon beziehen sich auf den Baustoff Beton.

Auf der anderen Seite ist die Herstellung von Baumaterialien (welche für die Renovierung oder den Neubau von durch Korrosion beschädigten Infrastruktureinrichtungen essenziell sind) für knapp ein Zehntel (etwa 9 %) aller weltweit erzeugten Treibhausgasemissionen verantwortlich, was eine massive Umweltbelastung darstellt. Und schließlich erweist sich auch der derzeitige Umgang mit Abfällen wie jenen aus Bauvorhaben in Österreich weder in Bezug auf Effizienz noch auf Umweltschutz als optimal: Mineralische Abfälle stellen mit 54 Mio. t/Jahr (oder 76 % des gesamten Abfallvolumens) nicht nur den größten Abfallstrom des Landes dar, auch werden fast 60 % von ihnen deponiert, wodurch wertvolle Ressourcen und große (Deponie-)Flächen verloren gehen.

Schlacke vor der Verarbeitung als Bindemittel in Geopolymer-Baustoffen
Quelle: Lunghammer/TU Graz

Passend zum interdisziplinären Ansatz werden mehrere Themen gleichzeitig angegangen: Erstens besitzen Geopolymere im Vergleich zu auf Portlandzement basierenden Baustoffen generell eine höhere Widerstandsfähigkeit in (bio-)chemisch aggressiven Umgebungen, was neben mehr Stabilität auch zu einer weit geringeren finanziellen Belastung führt, könnten doch 15–35 % der genannten 2,5 Bio. US-Dollar Kosten durch Korrosion mittels des Einsatzes beständigerer Materialien und effektiverer Zustandserhebungen eingespart werden. Zweitens erlauben Geopolymer-Baustoffe die Nutzung von mineralischen Abfällen, Sekundärrohstoffen und Reststoffen als Hauptbindemittel, wodurch diese – im Gegensatz zur Verwendung als Zementzusatzstoffe – in weit größeren Mengen eingesetzt werden können, was Deponien und damit Umwelt weiter entlastet. Und drittens fällt das Erderwärmungspotenzial bei reststoffbasierten Geopolymeren um 10–80 % geringer aus, als es bei Baustoffen auf Portlandzementbasis der Fall wäre, was der Umwelt enorm zugutekommt.

Dadurch werden nicht nur Kosten und Sicherheitsrisiken reduziert, sondern es wird auch auf eine CO2-neutrale Kreislaufwirtschaft hingearbeitet: Dieser Begriff steht für ein regeneratives System, in welchem Ressourcenverbrauch und Emissionen durch Verlangsamung, Schließung und Verengung von Stoff- und Energiekreisläufen minimiert werden, was einen wichtigen Schritt in Richtung CO2-neutrale Baustoffentwicklung darstellt!

Weitere Informationen: www.cdg.ac.at/forschungseinheiten/labor/reststoffbasierte-geopolymer-baustoffe-in-der-co2-neutralen-kreislaufwirtschaft

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